본문내용
1. 산-염기 균형
1.1. 산-염기의 개요
산-염기의 개요는 다음과 같다.""
산은 물에 용해되었을 때 수소이온을 방출하는 물질이고, 염기는 용액에서 유리수소이온과 결합하는 물질이다. 이 때 pH는 용액의 산도와 알칼리도를 나타내는데, pH는 수소이온 농도를 보여주는 값으로 범위는 0-14까지가 있다. 우리 몸에 존재하는 수소이온은 인체 내에서 휘발성의 특성을 가진 탄산이온과 비휘발성의 특성을 가진 이온형태가 있다. 인체 내의 정상 pH 범위는 7.35~7.45로 약알칼리성을 띤다. 알칼리증은 신체 내에 수소이온이 적은 상태를 말하며, pH 7.45~8.0까지의 범위를 보인다. 구체적으로는 pH가 7.55 초과일 때 세포기능에 심한 손상을 입하고 pH가 7.8 초과일 때는 사망이 가능하다. 산증은 신체 내에 수소이온이 많은 상태를 말하며, pH 7.35~6.8까지의 범위를 보인다. 구체적으로는 pH가 7.2 미만일 때 세포기능에 심한 손상을 입히고 pH가 6.8 미만일 때는 사망이 가능하다.
1.2. 산-염기 균형의 조절
1.2.1. 호흡완충체계
호흡완충체계는 호흡에 의한 산-염기 균형의 조절을 말하며, 인체는 환기 과정을 통하여 휘발성 산인 이산화탄소(CO2)를 배출함으로써 pH를 정상 범위로 유지한다.
호흡 과정에서 발생한 CO2는 세포 내 대사 과정에서 형성된 것으로, 이것이 폐로 이동하여 호흡을 통해 배출되면 환기량이 조절되어 pH가 정상 범위로 유지된다. 이때 중요한 공식은 H2O + CO2 ⇌ H2CO3 (탄산) ⇌ H+ + HCO3- (중탄산이온)이다.
호흡수가 증가하면 CO2가 감소하고, 호흡수가 감소하면 CO2가 증가하는데, 이러한 기전은 연수에 있는 호흡중추에 의해 이루어진다. 호흡중추는 혈액 내 CO2와 H+의 증가에 민감하게 반응하여 호흡수와 깊이를 조절한다.
산증(pH 감소)일 때 호흡중추는 CO2에 반응하여 호흡수와 깊이를 증가시키고 폐를 통해 CO2가 다량 배출되어 H2CO3 생성이 감소하면서 pH가 증가하여 알칼리성을 띠게 된다. 반대로 알칼리증(pH 증가)일 때는 호흡중추가 억제되어 호흡수와 깊이가 감소하면 CO2가 정체되어 H2CO3 생성이 증가하면서 pH가 감소하여 산성을 띠게 된다.
이와 같은 호흡 완충체계는 수 분의 시간 내에 작용하여 빠르게 산-염기 균형을 조절한다."
1.2.2. 신장완충체계
신장완충체계는 소변을 통해 비휘발성 산인 H+를 배설함으로써 pH가 조절된다"" 호흡완충체계가 수분 내에 작용하는 것에 비해 신장은 더 긴 수시간이나 수일이 소요된다"" 신장이 배설하는 주요 비휘발성 산은 인산, 황산, 젖산, 케톤산 등이다""
신장의 산-염기 조절 기전은 대사과정에서 생성된 과도한 산을 배출하고 동시에 중탄산은 재흡수하여 pH 균형을 유지하는 것이다"" 산증 상태일 때 신세뇨관에서 H+과 Cl-의 배출이 증가하고 중탄산 이온은 재흡수되어 pH를 회복시킨다"" 또한 H+은 신세뇨관에서 Na+, K+과 교환되므로 전해질 불균형을 초래할 수 있다""
1.2.3. 화학적 혈액완충체계
화학적 혈액완충체계는 인체가 생리과정을 통해 과다하게 생성되는 산을 완충체계를 통해 해결하는 것이다. 완충체계는 수소이온을 받아들이거나 방출하여 pH 7.35~7.45 정상상태로 유지하기 위한 체계이다. 또한 화학적 혈액완충체계는 세포외액의 H+ 농도 변화에 대해 가장 먼저 일어나는 반응으로 즉각적으로 신체를 보호한다.
중탄산 혈액완충체계는 세포외액 내 가장 중요한 완충계로 세포외액 내 90%의 H+를 완충한다. H2CO3(탄산)과 NaHCO3(중탄산나트륨) 체계가 매우 효율적인 기전에 의해 조절된다. 중요한 점은 H2CO3과 HCO3의 비율이 1:20일 때 pH 7.35~7.45를 유지한다는 것이다. 만약 탄산과 중탄산이온의 비율이 1:10이 되면 염기에 비해 비교적 산이 더 많이 존재하기 때문에 산증이 되고, 탄산과 중탄산이온의 비율이 1:26이 되면 산에 비해 염기가 비교적 더 많이 존재하게 되므로 알칼리증이 된다.
인산염 완충체계는 세포와 세포외에 존재하고 특히 신장의 세뇨관 세포에서 중요하게 기능한다. 세뇨관에서의 기전을 설명하자면, 사구체에서 여과된 NaHPO4(중성염)과 H+이 결합되어 NaH2PO4(인산염)의 형태로 전환되어 배설된다.
단백질 완충체계는 혈장과 세포에 존재하는 완충체계로, 세포에서는 헤모글로빈에 의해, 혈장에서는 알부민과 글로불린에 의해 조절된다. 필요에 따라서 산이나 염기로 작용하면서 완충작용을 한다. NH3(암모니아: 단백질 분해산물) 배설과정에서 H+와 결합하여 NH4를 생성하고 이것이 다시 CI-와 결합해서 NH4CI형태로 배설된다.
이와 같이 화학적 혈액완충체계는 세포외액의 H+ 농도 변화에 대해 가장 먼저 반응하여 신체를 보호하는 중요한 역할을 한다.
1.3. 산-염기 불균형
1.3.1. 호흡성 산증
호흡성 산증은 폐에서 이산화탄소(CO2) 배출 장애로 인해 발생하며, 동맥혈 pH가 감소하고 동맥혈 이산화탄소분압(PaCO2)이 증가하는 상태를 말한다.
호흡성...
